Manipulación de un defecto atómico utilizando la sonda de un microscopio de efecto túnel. Crédito: ACS Nano
Un equipo de investigación compuesto por científicos de la Universidad de Tohoku, RIKEN, la Universidad de Tokio, La Universidad de Chiba y el University College de Londres han descubierto una nueva vía de reacción química en el dióxido de titanio (TiO 2 ), un material fotocatalítico importante.
El mecanismo de reacción, reportado en ACS Nano , implica la aplicación de un campo eléctrico que reduce el ancho de la barrera de reacción, permitiendo así que los átomos de hidrógeno se alejen de la superficie. Esto abre el camino para la manipulación de los canales de transporte de hidrógeno a escala atómica, que podría ser importante en el almacenamiento de hidrógeno. El hidrógeno se ha propuesto como una alternativa limpia y renovable a la quema de hidrocarburos y uno de los grandes desafíos de nuestro día es encontrar una forma eficiente de almacenarlo y transportarlo.
El equipo utilizó microscopía de túnel de barrido (STM) para visualizar directamente iones de hidrógeno individuales, un defecto atómico común en TiO 2 (Figura 1). En STM, La estructura de la superficie de una superficie sólida se observa en la escala atómica escaneando una sonda afilada a través de la superficie y monitoreando la corriente de túnel. Minato y col. pudieron desorber iones de hidrógeno individuales de la superficie usando la sonda STM para aplicar pulsos eléctricos al hidrógeno. El pulso genera un campo eléctrico e inyecta electrones en la muestra. Al utilizar un nuevo enfoque teórico desarrollado por el Dr. Kajita, el equipo confirmó que en lugar de reducir la altura de la barrera de reacción, el campo eléctrico reduce el ancho de la barrera, permitiendo así que el hidrógeno se desorbe por tunelización cuántica (Fig. 2).
Imágenes conceptuales de la nueva reacción química explicada en este trabajo. Crédito: ACS Nano
El autor principal, el profesor Taketoshi Minato (Universidad de Tohoku y RIKEN, actualmente de la Universidad de Kioto) comentó que "La nueva vía de reacción podría explotarse en dispositivos de conmutación a nanoescala y tecnología de almacenamiento de hidrógeno. Por ejemplo, Los campos eléctricos podrían usarse para extraer hidrógeno de un TiO 2 -dispositivo de almacenamiento basado en "
